JP2713475B2

JP2713475B2 - ２端子アクティブマトリクス基板の製造方法

Info

Publication number: JP2713475B2
Application number: JP26644389A
Authority: JP
Inventors: 清弘川崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1989-10-13
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH03127031A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は画像表示装置に関するものであり、とりわけ
点欠陥の検出を可能とする２端子型のアクティブマトリ
クス編集の画像表示装置の製造方法に関するものであ
る。

従来の技術近年、２〜６インチ程度の小さなサイズではあるが、
液晶パネルで実用上支障ないテレビジョン画像が商用ベ
ースで得られるようになってきた。

液晶パネルを構成する２枚のガラス板の一方にRGBの
着色層を形成しておくことによりカラー表示も容易に実
現され、また絵素毎にスイッチング素子を内蔵させた、
いわゆるアクティブ型の液晶パネルではクロストークも
少なくかつ高いコントラスト比を有する画像が保証され
る。

このような液晶パネルは、走査線としては120〜240
本、信号線としては240〜720本程度のマトリクス編成が
標準的で、例えば第３図に示すように液晶パネル１を構
成する一方のガラス基板２上に形成された走査線の電子
端子群６に駆動信号を供給する半導体集積回路チップ３
を、直接接続するCOG（Chip−On−Glass）方式や、例え
ばポリイミド系樹脂薄膜をベースとし、金メッキされた
銅箔の端子群（図示せず）を有する接続フィルム４を信
号線の電極端子群５に接着剤を塗布して接続フィルム４
を圧接しながら固定する方式、などの実装手段によって
電気信号が画像表示部に供給される。ここでは便宜上二
つの実装方式を同時に図示しているが、実際にはいずれ
かの実装方式が選ばれることは言うまでもない。なお、
７、８は液晶パネル１中央の画像表示部と信号線及び走
査線の電極端子群５、６との間を接続する配線路で、必
ずしも電極端子群と同じ導電材で構成される必要なな
い。

９は全ての絵素に共通の透明導電性の対向電極を有す
るもう１枚のガラス板で、２枚のガラス板２、９は石英
ファイバやプラスチック・ビーズ等のスペーサによって
所定の距離を隔てて対向し、その間隙はシール材と封口
材で封止された閉空間になっており、閉空間には液晶が
充填されている。

カラー表示を実現するには、ガラス板９の閉空間側に
着色層と称する染料または顔料のいずれか一方もしくは
両方を含む有機薄膜が被着されて色表示機能が与えられ
るので、ガラス基板９は別名カラーフィルタとも呼ばれ
る。そして液晶材の性質によってはガラス板９上面また
はガラス板２下面のいずれかもしくは両面上に偏光板が
貼付され、液晶パネル１は電気光学素子として機能す
る。

第４図はスイッチング素子として電圧−電流特性が非
線形で、あるしきい値電圧を越えると急激に電流が流れ
出すような２端子素子を、絵素毎に配置したアクティブ
型液晶パネルの等価回路図である。実線で描かれた素子
は一方のガラス基板２上に、そして破線で描かれた素子
はもう一方のガラス基板９上に形成されている。非線形
の２端子素子10としては、MIM（金属−絶縁膜−金
属）、非晶質シリコンのpin接続またはショットキ接合
を逆向きに直列にしたもの等多くの実施例が商品化ある
いは特許・学術論文によって開示されている。

第４図の構成においては単純マトリクス型の液晶パネ
ルと同様に、一方のガラス基板９上に帯状の透明導電性
の走査線８が形成され、もう一方のガラス基板２上に信
号線７と絵素電極11とが形成されており、液晶セル12は
ガラス板９上の帯状の透明導電性の走査線電極８と、ガ
ラス基板２上の絵素電極11と、２枚のガラス板で構成さ
れた閉空間を満たす液晶とで構成され、電気的にはコン
デンサと同じ扱いを受ける。

２端子素子と絵素電極のみで絵素内の素子が構成され
るような液晶パネルにおいては、走査線と信号線の形成
場所を逆にした構成も可能である。カラー化のために
は、一方のガラス基板９に着色層を形成して色表示機能
を与えればよい。液晶分子を所定の方向に整列させるた
めには、配向膜を対向電極上と絵素電極上とに形成する
必要があるが、ここではその詳細については説明を省略
する。

第５図は、一つの基盤上に走査線８と信号線７とを形
成し、スイッチング素子として非線形の２端子素子10
と、液晶セル12の保持時間を長くするために蓄積容量13
を絵素毎に配置したアクティブ型液晶パネルの等価回路
図である。ここでも実線で描かれた素子は一方のガラス
基板上に、そして破線で描かれた素子はもう一方のガラ
ス基板上に形成されている。

この結果、スイッチング素子として絶縁ゲート型トラ
ンジスタを採用した場合と同様に、全ての絵素に共通の
透明導電性の対向電極14を有するもう１枚のガラス板と
でアクティブ型の液晶表示装置が得られる。また、蓄積
容量が導入されたことにより、浮遊寄生容量の障害の抑
制及び高温動作時の画像のちらつき（フリッカ）防止等
には高い効果を発揮するものである。

着色された感光性ゼラチンまたは着色性感光樹脂等よ
りなる着色層は先述したように、カラーフィルタの閉空
間側で絵素電極に対応してRGBの三原色で所定の配列に
従って配置されている。全ての絵素電極に共通の対向電
極14は、着色層の存在による電圧配分損失を避けるため
には着色層上に形成される。

発明が解決しようとする課題周知のごとく、画像表示装置は人間の視覚という高感
度のセンサによって識別される対象であるから、各種の
画像欠陥に対しては非常に厳しい制約があり、線欠陥は
言うに及ばず、点欠陥においてもCRTとの比較では非常
に苦しく、換言すれば歩留まりが低く、作りにくいデバ
イスと言えよう。

歩留まりが極めて高くなり、無検査に近い状態でアク
ティブ型の液晶パネルが大量に提供されるまでには、更
なる技術開発を必要として今しばらく時間がかかるであ
ろうし、シリコン系の半導体プロセスと類似の材料が用
いられたり、類似の製造方法が継続される限りにおいて
は、工程内あるいは生産装置内タストの影響を強く受け
て、いくら歩留まりが向上しても100％良品が得られる
と言うことはあり得ないであろう。

線欠陥は文字通り画面上で線状に現れる欠陥で、その
発生理由は明確に以下に述べる原因に起因して生じる。

それは、（１）走査線または信号線が途中で断線した、（２）走査線または信号線に電気信号が到達していな
い、（３）走査線と信号線とが短絡している、（４）複数の走査線または信号線が短絡している、等が主たる要因である。

線欠陥は２枚のガラス板を貼り合わせて液晶パネル化
する前段階においても、すなわちアクティブマトリクス
基板の状態でも比較的検出が容易であり、しかも救済に
よって見かけ上無欠陥化することも可能である。例え
ば、断線に対しては走査線や信号線等の電極線に対し
て、正規の接続に加えて他端から救済線を経由して同一
の信号を加えればよく、走査線と信号線との短絡に対し
ては、短絡箇所をレーザ等で切断して、いずれかの電極
線の断線に転化してしまえば、断線と同等の処置が可能
だからである。

点欠陥の検査については、例えば半導体メモリのフル
ビットの検査に相当し、デバイスの構造によっても異な
るが、一般的に言って検査時間は長く、かつ困難となる
ことは想像に難くない。スイッチ素子が２端子型にせ
よ、３端子型にせよアクティブ基板の状態で、言い替え
れば液晶パネル化する前段階において非破壊あるいは非
接触で外部からアクティブ基板上の素子や配線を電気的
に計測する手段は確立していないし、第４図の２端子型
アクティブマトリクス編成では、２端子素子の特性を検
査することは不可能である。

事実、現時点では最終あるいは出荷行程における画像
検査時に、品質面から点欠陥についてもチェックしてい
るのが実状で、製造行程の途中で点欠陥を有効に検出し
得るような検査機は未だ実用化されていない。画質の向
上のためにも、点欠陥を減少させることは緊急の課題で
ある。

課題を解決するための手段本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、スイッチ
ング素子である２端子素子の電気的特性の検査・評価が
アクティブマトリクス基板上で可能となるように、蓄積
容量を有する２端子アクティブマトリクス基板に、まず
除去可能な配線材を用いて蓄積容量を短絡する、あるい
は２端子素子がダイオードマトリクスを構成するような
接続線を予め内蔵させておくことにより、２端子素子の
電気検査を行い、点欠陥の主原因の特性不良がある２端
子素子の位置を検出する。

そして特性不良の位置と種類との情報により判断し
て、パネル組立工程に当該アクティブマトリクス基板を
適用するか否かを決定する。

パネル組立工程への進行に先立ち、除去可能な配線材
で形成された短絡線または接続線を、正規の配線に悪影
響を及ぼさないように工夫された食刻で除去することに
より、点欠陥の発生状況が管理された液晶パネルを得る
ものである。

作用駆動用の２端子素子がダイオードマトリクスを構成す
るように、除去可能な短絡線または接続線を内蔵した状
態で、アクティブマトリクス基板として形成されてい
る。従って、全ての２端子素子は外部から電気的に独立
して、そのダイオード特性を検査することが可能であ
る。

そこで、特性不良や内部短絡を有する駆動用の２端子
素子と絵素電極との接続を回避することによって、点欠
陥の緩和もしくは抑制が促進される。

短絡線または接続線に用いた配線材は、２端子素子の
電気検査終了後に、他の素子に影響を与えないように選
定された食刻方法で除去されるので、例え短絡線または
接続線に用いた配線材が正規の配線と短絡していたとし
ても、最終的には二次的な不良は発生しない。

実施例次に具体的な実施例をあげて、本発明を詳細に説明す
る。なお、以下に述べる実施例は、一つの基板上に走査
線と信号線とが同時に存在している構成に遺憾なく整合
したものであり、製造コスト面への影響がなくなってい
る点に格別の価値がある。

第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例によるアクテ
ィブマトリクス基板の等価回路である。走査線８と信号
線７との交点毎に、２端子素子10と蓄積容量13とが直列
にダイオードマトリクスを構成するような２端子アクテ
ィブマトリクス基板において、除去可能な配線材で蓄積
容量13を短絡する接続線20を内蔵して形成された状態で
アクティブマトリクス基板を作製し、一旦検査工程で検
査する。つまり、走査線８と信号線７との交点毎に配置
された２端子素子10は、走査線８及び信号線７の番地
（アドレス）を指定すれば一義的に決定され、例えばあ
る走査線８（ｍ番）を接地し、信号線７（ｎ番）に適当
な電圧を印可して信号線に流れる電流値を測定すること
を繰り返すことによって、横方向に一列分の全ての２端
子素子10のON/OFF特性を知ることができる。この電気検
査を全ての走査線８に実施することにより、画像を表示
する全ての領域の２端子素子10のON/OFF特性を知ること
ができ、液晶パネル化したときに発生する点欠陥が検査
できる。

このようにして２端子素子10の電気検査終了後に、接
続線20を除去することにより、本来の機能を有するアク
ティブマトリクス基板が得られる。その後、透明導電性
の共通電極が形成されたガラス基板またはカラーフィル
タとともに液晶パネル化することにより、最終的には従
来と同一の液晶表示装置が得られる。

接続線20に適用する導電性材料としては、例えばモリ
ブデンやタングステン等の高融点金属が最適である。こ
れらの金属はスパッタにより容易に薄膜化され、また除
去に際しては酸化性溶液、例えば過酸化水素水を用いて
簡単に溶解除去できる。好都合なことに、アクティブマ
トリクス基板に多用されるITO、Cr、Al等の導電性材料
や、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料、そして
基板であるガラスまでも過酸化水素水に侵されることは
ない。

２端子素子の構造や製造方法は、未だ確立したとは言
い難い状況で、従ってアクティブマトリクス基板の製造
方法も種々考えられるが、第１図（ａ）に対応したパタ
ーン配線図の一例を第１図（ｂ）に示し、第１図（ｂ）
のＡ−A₁及びＢ−B₁線上の断面図を第１図（ｃ）及び第
１図（ｄ）に示す。このデバイスは以下に述べるような
製造工程を経て形成される。

まずガラス基板２、例えばコーニング7059基板の一主
面上に、透明導電性のITOよりなる走査線８を0.1μｍの
厚みで選択的に被着形成する。次に、例えばCVD−SiO₂
よりなる第１の絶縁層21を0.3μｍの厚みで全面に被着
した後、例えばAlよりなる信号線７を0.2μｍの厚みで
選択的に被着形成する。そして信号線の分岐部上に、例
えば非晶質シリコンよりなるpinipの積層素子22を0.3μ
ｍの厚みで島状に被着形成し、例えばプラズマCVDで作
製したSi₃N₄よりなる第２の絶縁層23を、0.3μｍの厚み
で全面に被着する。引き続き、積層素子22上と走査線の
一部上とに、選択的に開口部24、25を形成する。

さらに、外部光の影響を避けるために、積層素子22を
覆う光シールド電極26を、例えば膜厚0.1μｍの厚みのC
rで開口部24を含んで選択的に形成する。このとき、開
口部25上にもCrを選択的に残して接続線20とする。最後
に、光シールド電極26の全てと接続線20の一部を含んで
第２の絶縁層23上に透明な絵素電極11を、例えば0.1μ
ｍの厚みのITOにより選択的に形成して、蓄積容量13が
短絡された２端子アクティブマトリクス基板を得る。

上記２端子アクティブマトリクス基板を、少量の過塩
素酸を含む硝酸セリウムアンモン水溶液中に放置する
と、同溶液はPH5〜６と酸性度が低く、露出しているCr
だけが溶解してITOは溶けないので、接続線20が部分的
に消失し、蓄積容量13の短絡が解除される。

蓄積容量13と絵素電極11とを短絡する構造や材料は、
上記実施例と異なった材質あるいは異なった工程で構成
することも可能ではあるが、製造工程数が増加しない意
味では、上記したプロセスが最適である。走査線や信号
線の材質についても同様に、高密度化・大面積化等の要
請に応じて適宜選択・変更がなされることは言うまでも
ない。

第２図（ａ）は、本発明の第２の実施例によるアクテ
ィブマトリクス基板の等価回路である。走査線８と信号
線７との交点毎に、２端子素子10と蓄積容量13とが直列
にダイオードマトリクスを構成するような２端子アクテ
ィブマトリクス基板において、２端子素子10と蓄積容量
13との接続点と次段の走査線８とを接続する接続線20を
内蔵して形成された状態でアクティブマトリクス基板を
作製し、一旦検査工程で検査する。そして第１の実施例
と同様に全ての領域の２端子素子のON/OFF特性を検査す
る。但し、（m,n）番地の２端子素子10の検査に当た
り、走査線と信号線との組み合わせは（m,n）ではな
く、（ｍ＋1,n）の組み合わせになる点が、第１の実施
例との差異であり、また（m,n）番地の２端子素子10の
検査に当たり、（m,n）の組み合わせで走査線と信号線
に流れる電流の計測も並行して行えば、蓄積容量13の短
絡検査も同時に行える独自の効果が得られる。２端子素
子10の電気検査終了後に、接続線20を除去することによ
り、本来の機能を有するアクティブマトリクス基板が得
られる。その後、透明導電性の共通電極を形成したガラ
ス基板またはカラーフィルタとともに液晶パネル化する
ことにより、最終的には従来と同一の液晶表示装置が得
られる。

第２図（ａ）に対応したパターン配置図の一例を第２
図（ｂ）に示し、第２図（ｂ）のＡ−A₁及びＢ−B₁での
断面図を第２図（ｃ）及び第２図（ｄ）に示す。このデ
バイスは第１の実施例と同じ製作工程を経て形成され
る。

以上、実施例に基づき本発明の詳細な説明を行った
が、本発明の主旨に従えば、アクティブマトリクス基板
は液晶に限定される理由は存在せず、光学素子としてEL
やSiC等の発光素子を有するデバイスであっても適用可
能である。また、液晶パネルも上記説明した透過型に限
定されるものではなく、絵素電極の形成に係る製造工程
に多少の増減と変更とを許せば、反射型の液晶パネルに
おいても極めて有用な発明であることを付記しておく。

発明の効果以上述べたごとく、本発明の要点は、液晶パネルを構
成する２端子アクティブマトリクス基板の製造に当た
り、点欠陥の主原因となる駆動用の２端子素子が直列的
にダイオードマトリクスを構成するように接続線を導入
した点にあり、この結果、まずアクティブマトリクス基
板を液晶パネル化する前に、点欠陥の発生状況を把握す
ることが可能となり、高価なカラーフィルタを無駄に使
用する損失を回避できて、その工業的な価値は計り知れ
ないものである。

さらに、内部短絡を有する２端子素子は、レーザ等の
切断手段で絵素電極との接続を解除することにより、ノ
ーマリ・ブラックの表示モードに対しては白点欠陥を黒
点欠陥に転換する改善が実施できる等の優れた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例のアクティブマト
リクス基板の等価回路図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
に対応したパターン配置図、第１図（ｃ）、第１図
（ｄ）は、第１の実施例の断面図、第２図（ａ）は本発
明の第２の実施例のアクティブマトリクス基板の等価回
路図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）に対応したパターン
配置図、第２図（ｃ）、第２図（ｄ）は、第２の実施例
の断面図、第３図は従来の液晶パネルの斜視図、第４
図、第５図は従来の２端子アクティブマトリクス型の液
晶パネルの等価回路図である。１……液晶パネル、２……アクティブマトリクス基板、
３……集積回路チップ、４……接続フィルム、５、６…
…信号線と走査線の電極端子群、７……信号線、８……
走査線、９……カラーフィルタ、10……２端子素子、11
……絵素電極、12……液晶セル、13……蓄積容量、14…
…対向電極、20……接続線、21……第１の絶縁層、22…
…積層素子、23……第２の絶縁層、24、25……開口部、
26……光シールド電極。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走査線と信号線の交点毎に一組の２端子素
子と蓄積容量とが直列に閉ループを構成するとともに、
２端子素子と蓄積容量との接続点に絵素電極を有し、前
記絵素電極と前記走査線とで前記蓄積容量を構成するア
クティブマトリクス基板において、前記信号線上に前記
２端子素子の構成因子と異なる別の絶縁層が形成されて
いるとともに、除去可能な配線材で前記蓄積容量が短絡
されて形成され、２端子素子の電気特性が検査された
後、前記短絡の解除が行なわれることを特徴とする２端
子アクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項２】走査線（ｍ番）と信号線の交点毎に一組の
２端子素子と蓄積容量とが直列に閉ループを構成すると
ともに、２端子素子と蓄積容量との接続点に絵素電極を
有し、前記絵素電極と前記走査線とで前記蓄積容量を構
成するアクティブマトリクス基板において、前記信号線
上に前記２端子素子の構成因子と異なる別の絶縁層が形
成されているとともに、除去可能な配線材で前記接続点
が次段の走査線（ｍ＋１番）に接続されて形成され、２
端子素子の電気特性が検査された後、前記接続の解除が
行なわれることを特徴とする２端子アクティブマトリク
ス基板の製造方法。